على الرغم من أن خلية الوقود لا تزال تستخدم بشكل رئيسي في المركبات التجارية، إلا أن سيارات الركاب هي فقط منتجات تويوتا وهوندا وهيونداي، ولكن لأن المقال يركز على سيارات الركاب، ونماذج المقارنة الأخرى هي أيضًا سيارات ركاب، لذلك هنا تويوتا ميراي كمثال.
يتميز نظام الإدارة الحرارية لخلية الوقود بالنقاط الرئيسية الثلاث التالية:
متطلبات تبديد الحرارة في مفاعل خلية الوقود
المفاعل هو موقع تفاعل الهيدروجين والأكسجين ويولد الحرارة أثناء إنتاج الكهرباء.تساعد الزيادة في درجة الحرارة على زيادة قدرة التفريغ للمفاعل، ولكن لا يمكن تجميع الحرارة، لذلك يجب أن يتدفق ماء منتج التفاعل ومبرد المفاعل معًا لتبديد الحرارة.
والحفاظ على درجة حرارة المفاعل يمكن أن يتحكم بشكل فعال في طاقة الخرج لتلبية احتياجات السائق الديناميكية لنظام القيادة.يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن إلكترونيات الطاقة للمفاعل وعاكس المحرك كجزء من الحرارة لتدفئة قمرة القيادة في الشتاء.
مشكلة البداية الباردة للمفاعل
لا يمكن لمفاعل خلايا الوقود توفير الكهرباء مباشرة عند درجة حرارة منخفضة، لذلك يحتاج إلى التسخين بالحرارة الخارجية قبل أن يتمكن من الدخول في وضع التشغيل العادي.
في هذه المرحلة، دائرة تبديد الحرارة المذكورة أعلاه تحتاج إلى عكسها إلى دائرة تسخين، والتبديل هنا قد يتطلب صمام تحكم في الدائرة يشبه الصمام ثلاثي الاتجاه.
يمكن أن يتم التدفئة بواسطة خارجيسخان PTC الكهربائي، توفير طاقة التدفئة الكهربائية من البطارية.ويبدو أن هناك أيضًا تقنية تسمح للمفاعل بتوليد الحرارة الخاصة به، بحيث تكون الطاقة المتولدة من التفاعل أكثر على شكل حرارة ترسل إلى جسم المفاعل لتدفئته.
تبريد معزز
هذا الجزء يشبه إلى حد ما مجموعة السيارة الهجينة المذكورة سابقًا، من أجل تلبية الطلب على الطاقة للمفاعل، فإن كمية الأكسجين المتفاعل لها أيضًا طلب معين، لذلك يجب ضغط مدخل الهواء لزيادة الكثافة، وبالتالي زيادة التدفق الشامل للأكسجين.لهذا السبب، يتم جلب التبريد اللاحق، والذي يمكن توصيله على التوالي في نفس دائرة التبريد نظرًا لأن نطاق درجة الحرارة قريب نسبيًا من المكونات الأخرى.
المركبات الكهربائية النقية
في نهاية المطاف، تعتبر السيارات الكهربائية النقية هي اللاعبين الأكثر شعبية في السوق اليوم.تم إجراء البحث والتطوير في مجال الإدارة الحرارية للسيارات الكهربائية لدى جميع شركات تصنيع وموردي السيارات الكبرى.فيما يلي ثلاث نقاط رئيسية تختلف فيها عن أنواع المركبات الأخرى:
مخاوف النطاق الشتوي
يعود معظم الفضل في النطاق إلى كثافة طاقة البطارية، واستهلاك السيارة الكهربائي، ومقاومة الرياح، وهي جوانب غير حرارية للإدارة، ولكن ليس كثيرًا في فصل الشتاء.
من أجل تلبية الراحة في قمرة القيادة وبدء التشغيل البارد للبطارية ذات الجهد العالي، يستهلك نظام الإدارة الحرارية قدرًا كبيرًا من الطاقة الكهربائية، كما أصبح الانخفاض الكبير في نطاق الشتاء هو القاعدة بالفعل.
السبب الرئيسي هو أن توليد الحرارة من نظام قيادة السيارة الكهربائية النقي أكثر بكثير من المحرك والبطارية ودرجة الحرارة الحساسة.
الحلول الشائعة حاليًا مثل نظام المضخة الحرارية، ونظام القيادة الحراري والحرارة البيئية من خلال دورة الضاغط لتوفير المقصورة والبطارية، هناك أيضًا فايمار EX5 في استخدامسخانات الديزل، استخدام جزء من حرارة احتراق الديزل لتوفير التسخين المسبق للبطارية والمقصورة (سخانات بي تي سي) ، هناك تقنية أخرى وهي تقنية التسخين الذاتي للبطارية، بحيث أنه عند بدء تشغيل البطارية بجزء صغير من الطاقة لتحقيق تدفئة كل وحدة بطارية، وبالتالي تقليل الاعتماد على دوائر التبادل الحراري الخارجية.
وقت النشر: 20 أبريل 2023
